【博士】薄壁結構在多重周期激勵下的動力穩(wěn)定性分析

內容簡介

　　【博士】薄壁結構在多重周期激勵下的動力穩(wěn)定性分析　　授予學位：博士　　學位授予單位：同濟大學　　學位年度：2008　　鋼結構的核心是穩(wěn)定性問題。在結構設計中，人們通常只關注其靜力穩(wěn)定，對于動力穩(wěn)定性，經常是以靜力荷載乘以動力系數的形式進行經驗性的放大，并沒有反映結構在動載作用下的真實響應。本文采用有限單元法分析了空間薄壁結構在周期激勵下的動力穩(wěn)定性，并確定出動力不穩(wěn)定區(qū)域。　　首先，從單自由度體系的振動方程分析，確定其在多重周期激勵下動力不穩(wěn)定區(qū)域。根據達朗貝爾原理，列出兩端簡支桿件在多重周期激勵下振動微分方程。通過系數變換，將其轉化為Mathieu方程，而該方程動力不穩(wěn)定區(qū)域與穩(wěn)定區(qū)域被具有周期丁及2T的解分隔開，通過找出該方程具有上述周期解的條件來確定動力不穩(wěn)定區(qū)域?！　? 采用有限單元法分析多自由度結構體系的動力不穩(wěn)定區(qū)域。以單元剛度矩陣、初應力矩陣及質量矩陣列出結構在周期激勵下的振動方程。確定該方程具有丁及2丁周期解的條件，將邊界條件的解歸結為求解廣義特征值的問題．采用攝動分析法，簡化動力不穩(wěn)定區(qū)域邊界的求解過程。在分析過程中，將動載參數看作攝動小量，以靈敏度修正的方法求解廣義特征值，使得求解過程大為簡化?！　? 推導了薄壁構件的單元矩陣。引入三次插值函數模擬橫向位移，線性插值函數模擬軸向位移，采用勢能駐值原理，推導等截面薄壁構件的單元剛度矩陣、初應力矩陣和一致質量矩陣。對于楔形薄壁構件，將其截面特性參數化，可推導其單元矩陣。上述矩陣考慮翹曲自由度的影響，因此每節(jié)點有7個自由度。同時推導了轉軸變換矩陣和移軸變換矩陣，結構單元矩陣可以根據這兩個矩陣變換到整體坐標系下組裝。　　隨后，根據前文推導的薄壁構件單元矩陣，結合有限單元法，編寫了相應的薄壁結構動力穩(wěn)定性分析的程序。此程序可以對桿系薄壁結構進行靜力分析、靜力穩(wěn)定分析、自振頻率分析(可考慮P．A效應)和動力穩(wěn)定分析。分析的單元類型包括等截面構件和楔形構件。對典型算例進行分析計算，并與有限元計算結果對比，驗證了本文基本理論和分析程序的正確性?！　? 最后，采用所編寫的程序進行了空間薄壁結構的動力穩(wěn)定性分析，同時分析了動載、靜載、激振頻率對于動力失穩(wěn)區(qū)域的影響?！　?

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